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二、光合作用的原理和应用
第2课时 光合作用原理的应用
新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？
？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
1.通过探究实验，理解环境因素对光合作用强度的影响。（科学探究）
2.说出影响光合作用的因素及应用。（生命观念、社会责任）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
表示方法：
单位时间内______________、___________、______________。
O2的产生量
6CO2 +12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
计算式：
有机物的产量
CO2的消耗量
一、光合作用强度
二、探究环境因素对光合作用的影响
探究光照强度对光合作用强度的影响
自变量：
光照强弱
因变量：
光合作用强度
检测方法
相同时间小圆形叶片浮起的数量
控制方法
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
注射器的作用：
实验材料：
圆形小叶片
排出圆形小叶片中的气体
探究光照强度对光合作用强度的影响
方法步骤：
1）打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片
2）将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出
探究光照强度对光合作用强度的影响
3）将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底
4）取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）
探究光照强度对光合作用强度的影响
方法步骤：
探究光照强度对光合作用强度的影响
方法步骤：
5）分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照(3盏40W台灯分别向3个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)。
光源会产生热量，导致温度不同，所以为了保证单一变量，应该加一个盛水玻璃柱，排除温度对实验结果的影响。
冷光源
甲
乙
丙
叶片浮起数量多
叶片浮起数量中
叶片浮起数量少
强
中
弱
方法步骤：
探究光照强度对光合作用强度的影响
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强 多
2 10片 20 mL 中 中
3 10片 20 mL 弱 少
6）观察并记录结果
实验结论：
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。
方法步骤：
探究光照强度对光合作用强度的影响
讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？
这些因素分别如何控制呢？
提示：CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液）、
温度（水浴保温）、
光质（不同颜色的彩色灯泡）
探究光照强度对光合作用强度的影响
方法步骤：
探究CO2浓度对光合作用强度的影响
外部因素
内部因素
物种
叶龄
叶面积指数
光照强度
CO2浓度
温度
水
矿质元素
三、影响光合作用强度的因素及相关应用
外部因素1：光照强度
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
O
c
b
呼吸速率
净光合速率（表观光合速率）
总光合速率
O2的释放量
CO2的吸收量
有机物的积累、增加量
O2产生、制造量
CO2固定、同化、消耗量
有机物制造、产生、合成量
O2消耗量
CO2产生量
有机物消耗量
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
O
c
b
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
有机物制造量 = 有机物积累量 +
呼吸有机物消耗量
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
O2产生量 = O2释放量 +
呼吸O2消耗量
CO2固定量 = CO2吸收量 +
呼吸CO2产生量
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的呼吸强度。
B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。
C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。
光补偿点
光饱和点
AB段：光合<呼吸
BC段：光合>呼吸
a.间作套种
b.通过轮作,延长光合作用时间
c.通过合理密植,增加光合作用面积
d.温室大棚,使用无色透明材料
e.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长。
应用：
外部因素2：CO2浓度
A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）；
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
B和B′点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。
应用：a.多施有机肥
b.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等
c.大田中还要注意通风透气
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。
应用：a.适时播种
b.温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温
c.植物“午休”现象的原因之一
外部因素3：温度
【易错提醒】
温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高吗？
白天适当提高温度，可有利于提高光合产量，夜晚不能进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，所以适当提高温差可以提高作物有机物的积累量，从而提高产量。
然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，会影响呼吸作用相关的酶的活性，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程，这对植物生长显然不利。
光合作用强度
O
时间
A
7 12 14 18
a.水是光合作用的原料
b.水是体内各种化学反应的介质
c.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体
应用：预防干旱 合理灌溉
外部因素4：水
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
应用：合理施肥
外部因素5：矿质元素
内部因素1：物种
各种植物的光合速率变化
光合速率
光照强度
阴生苔藓
阴生草木
阳生草木
小麦
玉米
高粱
O
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。
阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。
光合
作用强度
叶龄
幼
成熟
老
在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加
O
A
B
C
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物
内部因素2：叶龄
物
质
量
叶面积指数
单位土地面积上，植物的总叶面积
在一定的范围内，随叶面积不断增大，光合作用强度不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。
总光合量
净光合量
A
B
C
呼吸量
适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培植物时，可通过合理密植来增加光合作用面积
内部因素3：叶面积指数
内因
外因
(基因决定酶种类数量不同)
水分（应用：合理灌溉）
矿质元素（应用：合理施肥）
温度：影响酶的活性（应用：适时播种、昼夜温差大、“午休”）
CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰等）
光质（光的颜色）
光照 光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟）
光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当
升高光照强度，间作套种（提高光能的利用率）
物种
叶龄
叶面积指数
影响光合作用因素总结
（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
延长光合作用时间
增加光合作用面积
提高光能利用率
控制光照强弱
控制CO2供应
控制光质
控制必需矿质元素供应　
提高复种指数
温室中人工光照
合理密植
间作套种
通风透光
在温室中施农家肥，使用CO2发生器
阴生植物
阳生植物
提高光合
速率
适时适量施肥
四、提高农作物产量措施
【例1】下列与大棚种植瓜果蔬菜相关的叙述，错误的是（ ）
A．施用农家肥，可提高大棚中CO2的浓度
B．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
C．合理的施肥与灌溉可以有效地提高农产品的产量
D．阴雨天晚上适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量
农家肥含有大量微生物和有机物，其分解农家肥产生二氧化碳，可提高大棚中CO2浓度，从而提高农作物的产量，A正确；植物在黑暗中只能进行呼吸作用，氧气充足时，植物进行有氧呼吸，在氧气缺少时也可进行短暂的无氧呼吸，B正确；充足的矿质营养能促进光合作用的进行，适宜的水分供应也能提高光合速率，因此，合理的施肥与灌溉可以有效地提高农产品的产量，C正确；阴雨天光合作用较弱，此时适当降低温度不会影响光合速率，而通过降低大棚温度，可减少呼吸作用对有机物的消耗，因而有利于有机物的积累，D错误。
D
硝化细菌
五、化能合成作用
新陈代谢
同化作用
光能自养
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（光合作用）
化能自养
（化能合成作用）
NH3
HNO2+能量
HNO3+能量
CO2+H2O
（CH2O）
能量
硝化细菌
（硫细菌、铁细菌）
自养型
异养型
寄生、腐生、捕食
一、光合作用强度
二、探究环境因素对光合作用的影响
外部因素
内部因素
物种
叶龄
叶面积指数
光照强度
CO2浓度
温度
水
矿质元素
三、影响光合作用强度
的因素及相关应用
四、提高农作物产量措施
五、化能合成作用
1.关于探究光照强度对光合速率的影响实验叙述错误的是(　　)
A．实验过程中注射器的作用是排除小圆片内的气体
B．可以通过观察小圆片上浮所需要的时间来反映光合速率
C．实验的自变量是光照强度，可在相同的距离下放置不同瓦数的灯泡
D．如果升高环境温度，小圆片上浮时间会缩短
D
如果升高环境温度，有可能会使酶的活性下降而导致光合速率下降，小圆片上浮时间会延长，D错误。
2.《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（ ）
A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率
B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用
C．可以增强农作物的抗性
D．增强农作物的蒸腾作用
A
影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素等。“正其行，通其风”可以确保通风透光，为光合作用提供充足的光照和二氧化碳，从而有利于提高光合作用的效率。
3. 如图曲线中，有M、N、O、Q四个点，对它们含义的叙述不正确的是(　　)
A．M点时植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸
B．O点时光合速率与呼吸速率相等
C．N点时植物细胞呼吸强度大于光合作用强度
D．Q点时温度是影响光合速率的主要因素
D
Q点时，对比三条曲线可知，在高CO2浓度下光合速率明显提高，此时CO2浓度是影响光合速率的主要因素，D错误。
4.如图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。判断正确的是( )
A. 影响bc段光合速率的外界因素只有光
照强度
B. ce段下降主要是由于气孔关闭
C. ce段与fg段光合速率下降的原因相同
D. 该植物进行光合作用的时间区段是bg
B
影响bc段光合速率的外界因素有光照强度、温度等，A错误；ce段下降主要是由于气孔关闭使二氧化碳吸收减少，B正确；fg段光合速率下降的原因是光照强度下降，C错误；该植物进行光合作用的时间区段是ah，D错误。
5.（2024·北京高考）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（ ）
A. 增加叶片周围环境CO2浓度
B. 将叶片置于4℃的冷室中
C. 给光源加滤光片改变光的颜色
D. 移动冷光源缩短与叶片的距离
A
二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片改变光的颜色，使叶片得到的光照减少，会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。
6.下图是适宜条件下光照强度对某植物光合作用速率
的影响曲线。回答下列问题：
(1)该植物叶片中光合色素分布在叶绿体的________
上。提取叶绿体中的色素时，为使研磨充分可加入少
许________。
(2)光照强度直接影响光合作用的________阶段，该
阶段产生的________和________可参与三碳化合物的还原。
(3)光照强度为B时，该植物的光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用速率。长期处于该光照强度下，植物________(填“能”或“不能”)正常生长。
(4)光照强度为D时，叶肉细胞中产生ATP的细胞器有__________________。该光照强度下，适当降低CO2的浓度，C点将________(填“向上”或“向下”)移动。
(3)由于没有有机物的积累，因此不能。(4)D点为光饱和点，此时光合作用强度达到最大值，若适当降低CO2的浓度，即CO2供应不足，影响了暗反应的进行，导致光合作用强度下降，因此C点将向下移动。
类囊体薄膜
二氧化硅
光反应
ATP
NADPH
不能
叶绿体和线粒体
向下
等于
一个想要学会飞行的人，必须先学会站立、行走、奔跑、攀爬和舞蹈，一个人必定不能直接学会飞行。
——尼采

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